Bobine

Prin bobina se intelege un conductor electric infasurat astfel incat sa se obtina una sau mai multe spire. Cea mai simpla bobina se realizeaza dintr-o singura spira. Daca prin aceasta spira trece un curent continuu, in jurul conductorului ia nastere un camp electromagnetic, care va determina aparitia unui flux magnetic f prin suprafata inchisa de spira (Fig.2.8). Sensul fluxului prin suprafata se determina cu regula burghiului drept.

Intre fluxul prin suprafata inchisa de spira si curentul prin spira exista relatia:

Φ = (2.16)

unde L este inductanta bobinei.

Unitatea de masura a inductantei este Henry [H]:

(2.17)

De regula bobinele se realizeaza din mai multe spire. Inductanta unei bobine lungi este data de relatia:

(2.18)

iar a unei bobine scurte:

(2.19)

unde: m - permeabilitatea magnetica a mediului din interiorul bobinei; N – numarul de spire al bobinei; S – sectiunea bobinei; l – lungimea bobinei; D – diametrul bobinei; K – coeficient supraunitar ce depinde de forma bobinei.

Daca la bornele unei bobine ideale (pur inductiva) se plica o tensiune alternativ sinusoidala prin bobina va lua nastere un curent alternativ sinusoidal defazat cu in urma tensiunii aplicata la borne de forma:

(2.20)

Legatura intre tensiunea aplicata la bornele bobinei si curentul prin bobina este data de relatia:

(2.21)

  

(2.22)

X_L se numeste reactanta inductiva.

Fig.2.9. Graficul tensiuni aplicate la bornele unei bobine ideale si respectiv al curentului prin bobina (a); Diagrama fazoriala a tensiunii si curentului (b).

In realitate insa, bobina pe langa reactanta inductiva mai prezinta si o rezistenta ohmica (rezistenta conductorului din care este realizata bobina).

Fig.2.10. Reprezentarea bobinei reale (a); Diagrama fazoriala a tensiunilor si curentului (b)

Tensiunea u(t) aplicata la bornele unei bobine reale, determina aparitia unui curent i(t), curent care determina pe cele doua elemente cate o tensiune electrica, u_L(t) si u_R(t). 

(2.23)

(2.24)

Considerand tensiunea aplicata bobinei alternativ sinusoidala, din diagrama fazoriala va rezulta:

(2.25)

U cosj sinwt + U sinj coswt = R_LI sinwt + X_LI coswt  (2.26)

Pentru ca acesta relatie sa fie adevarata indiferent de valoarea timpului t, vor rezulta urmatoarele relatii:

(2.27)

(2.28)

unde Z este impedanta bobinei.

Curentul ce traverseaza elementele circuitului determina pentru fiecare in parte urmatoarele puteri:

-pe rezistenta R_L determina o putere activa:

(2.29)

-pe reactanta inductiva X_L, o putere reactiva:

(2.30)

-pe impedanta Z, o putere aparenta:

, (2.31)

O bobina este cu atat mai buna cu cat puterea reactiva este mai mare decat puterea activa. Puterea activa a unei bobine ideale este 0. Raportul dintre aceste puteri se numeste factor de calitate a bobinei:

(2.32)

Energia magnetica inmagazinata intr-o bobina parcursa de curent este:

(2.33)

Bobinele sunt utilizate, printre altele, la realizarea releelor. Releul este in esenta un comutator electric, alcatuit dintr-un electromagnet si unul sau mai multe contacte. In Fig.2.11 este prezentata constructia si principiul de functionare intr-o schema electrica.

Fig.2.11. Constructia si principiul de functionare al unui releu

Aplicand o mica tensiune la terminalele de intrare (12V sau 24V), electromagnetul atrage armatura metalica inchizand astfel contactul din circuitul de putere alimentat la 220V.